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Instrucciones por segundo

Eficiencia de procesamiento informático, medida como la potencia necesaria por millón de instrucciones por segundo (vatios por MIPS)

Las instrucciones por segundo ( IPS ) son una medida de la velocidad del procesador de una computadora . Para las computadoras con conjuntos de instrucciones complejos (CISC), diferentes instrucciones toman diferentes cantidades de tiempo, por lo que el valor medido depende de la combinación de instrucciones; Incluso al comparar procesadores de la misma familia, la medición del IPS puede resultar problemática. Muchos valores de IPS informados han representado tasas de ejecución "máximas" en secuencias de instrucciones artificiales con pocas ramas y sin contención de caché , mientras que las cargas de trabajo realistas generalmente conducen a valores de IPS significativamente más bajos. La jerarquía de la memoria también afecta en gran medida el rendimiento del procesador, un tema apenas considerado en los cálculos de IPS. Debido a estos problemas, los puntos de referencia sintéticos como Dhrystone ahora se utilizan generalmente para estimar el rendimiento de la computadora en aplicaciones de uso común, y el IPS sin formato ha caído en desuso.

El término se usa comúnmente en asociación con un prefijo métrico (k, M, G, T, P o E) para formar kilo instrucciones por segundo ( kIPS ), mega instrucciones por segundo ( MIPS ), giga instrucciones por segundo ( GIPS ). etcétera. Antiguamente TIPS se utilizaba ocasionalmente para "mil IPS".

Informática

El IPS se puede calcular usando esta ecuación: [1]

Sin embargo, la medición de instrucciones/ciclos depende de la secuencia de instrucciones, los datos y factores externos.

Mil instrucciones por segundo (TIPS/kIPS)

Antes de que estuvieran disponibles los puntos de referencia estándar, la clasificación de velocidad promedio de las computadoras se basaba en cálculos para una combinación de instrucciones y los resultados se expresaban en kilos de instrucciones por segundo (kIPS). El más famoso fue el Gibson Mix , [2] producido por Jack Clark Gibson de IBM para aplicaciones científicas en 1959. Otros ratings, como el ADP mix que no incluye operaciones de punto flotante, se produjeron para aplicaciones comerciales. La unidad de mil instrucciones por segundo (kIPS) rara vez se utiliza hoy en día, ya que la mayoría de los microprocesadores actuales pueden ejecutar al menos un millón de instrucciones por segundo.

La mezcla de Gibson

Gibson dividió las instrucciones de la computadora en 12 clases, basadas en la arquitectura IBM 704 , y agregó una decimotercera clase para tener en cuenta el tiempo de indexación. Los pesos se basaron principalmente en el análisis de siete programas científicos ejecutados en el 704, con una pequeña contribución de algunos programas IBM 650 . La puntuación general fue entonces la suma ponderada de la velocidad de ejecución promedio de las instrucciones de cada clase. [3]

Millones de instrucciones por segundo (MIPS)

La velocidad de una CPU determinada depende de muchos factores, como el tipo de instrucciones que se ejecutan, el orden de ejecución y la presencia de instrucciones de rama (problemática en las canalizaciones de CPU). Las velocidades de instrucción de la CPU son diferentes de las frecuencias de reloj, generalmente expresadas en Hz , ya que cada instrucción puede requerir varios ciclos de reloj para completarse o el procesador puede ser capaz de ejecutar múltiples instrucciones independientes simultáneamente. MIPS puede ser útil al comparar el rendimiento entre procesadores fabricados con arquitectura similar (por ejemplo, microcontroladores de la marca Microchip), pero son difíciles de comparar entre diferentes arquitecturas de CPU . [4] Esto llevó a que el término "Indicador sin sentido de velocidad del procesador" [5] o, menos comúnmente, "Índices de rendimiento sin sentido", [6] fuera popular entre los técnicos a mediados de los años 1980.

Por esta razón, MIPS se ha convertido no en una medida de la velocidad de ejecución de instrucciones, sino de la velocidad de desempeño de las tareas en comparación con una referencia. A finales de la década de 1970, el rendimiento de las minicomputadoras se comparó utilizando VAX MIPS , donde las computadoras se midieron en una tarea y su rendimiento se calificó con el VAX-11/780 que se comercializó como una máquina de 1 MIPS . (La medida también se conocía como Unidad de rendimiento VAX o VUP ). Se eligió esto porque el 11/780 era aproximadamente equivalente en rendimiento a un IBM System/370 modelo 158–3, que era comúnmente aceptado en la industria informática como ejecutor. a 1 MIPS.

Muchas afirmaciones sobre el rendimiento de las minicomputadoras se basaron en la versión Fortran del punto de referencia de Whetstone , que proporciona millones de instrucciones de Whetstone por segundo (MWIPS). El VAX 11/780 con FPA (1977) funciona a 1,02 MWIPS.

Las velocidades MIPS efectivas dependen en gran medida del lenguaje de programación utilizado. El Informe Whetstone tiene una tabla que muestra las velocidades MWIPS de las PC a través de los primeros intérpretes y compiladores hasta los lenguajes modernos. El primer compilador de PC fue para BASIC (1982) cuando una CPU 8088/87 de 4,8 MHz obtuvo 0,01 MWIPS. Los resultados en un Intel Core 2 Duo de 2,4 GHz (1 CPU 2007) varían desde 9,7 MWIPS utilizando BASIC Interpreter, 59 MWIPS mediante BASIC Compiler, 347 MWIPS utilizando Fortran 1987, 1534 MWIPS mediante HTML/Java hasta 2403 MWIPS utilizando un compilador C / C ++ moderno .

Para los primeros microprocesadores de 8 y 16 bits , el rendimiento se medía en mil instrucciones por segundo (1000 kIPS = 1 MIPS).

zMIPS se refiere a la medida MIPS utilizada internamente por IBM para calificar sus servidores mainframe ( zSeries , IBM System z9 e IBM System z10 ).

Millones de operaciones ponderadas por segundo (WMOPS) es una medida similar que se utiliza para códecs de audio.

Cronología de instrucciones por segundo

Ver también

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